经涂布色彩转换粒子及与其相关联的装置、系统及方法
【专利摘要】本发明揭示经涂布色彩转换粒子及相关联的装置、系统及方法。所述经涂布色彩转换粒子的涂层可包含例如聚对二甲苯，例如氟化聚对二甲苯(例如，聚对二甲苯AF-4)。在特定实施例中，所述涂层可经配置以保护所述经涂布色彩转换粒子的粒子芯的色彩转换材料免受有害反应。举例来说，所述涂层可防止、减缓或以其它方式抑制所述色彩转换材料与基质材料之间或所述色彩转换材料与可扩散穿过基质的环境组分之间的有害反应。在特定实施例中，可将所述经涂布色彩转换粒子并入到基质(例如，一般光学透射基质)中以形成复合物。所述复合物可例如与辐射传感器一起使用。与所述经涂布色彩转换粒子相关联的方法可包含例如使用相对浮力使具有可接受的涂层的经涂布色彩转换粒子与具有不可接受的涂层的经涂布色彩转换粒子分离。
【专利说明】经涂布色彩转换粒子及与其相关联的装置、系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明技术涉及色彩转换粒子(例如，经涂布色彩转换粒子)及与其相关联的装置、系统及方法。明确地说，本发明技术涉及涂布聚对二甲苯的色彩转换粒子、包含涂布聚对二甲苯的色彩转换粒子的固态辐射传感器装置的组件，及与其相关联的装置、系统及方法。
【背景技术】
[0002]色彩转换材料(例如，磷光体材料)吸收某些波长下的光及发射不同波长下的光。包含色彩转换材料的光学组件用于多种电子装置中，包含照明装置及具有电子显示器的装置，例如移动电话、数字摄像机及电视机。在许多此类装置中，色彩转换材料与固态辐射传感器(“SSRT”)结合使用。SSRT的实例包含发光二极管、有机发光二极管及聚合物发光二极管。在普通应用中，色彩转换材料用以修改从SSRT输出的光以包含额外或不同波长。SSRT通常发射具有窄波长范围的光。色彩转换材料可吸收所发射光中的一些或全部，且将其转换成具有不同波长范围的光。举例来说，一些SSRT装置包含发射蓝光的SSRT及吸收所述蓝光中的一些且将其转换成黄光的色彩转换材料。来自SSRT的蓝光与来自色彩转换材料的黄光的组合可呈现白色。可用于此目的的已知色彩转换材料包含掺杂有各种稀土元素(例如，铈)的钇铝石榴石(YAG)。
[0003]相较于用 于制造电子装置的大多数其它材料来说，色彩转换材料随着时间更大程度地趋于降解。举例来说，某些色彩转换材料易于与环境中的氧气或水起反应。这些反应可变更色彩转换材料的性质，此情形可降低包含色彩转换材料的电子装置的效率。此外，色彩转换材料在使用之前常常被碾碎成小粒子，此情形通常改善色彩转换材料的光学性质，但也增加其对降解的易感性。呈众多小粒子形式的一定量的色彩转换材料与呈单个结构(例如，块)形式的相同量的色彩转换材料相比较来说具有可用于有害反应的显著更大表面积。某些应用中的粒径的选取可为减小粒径以改善光学性质与增加粒径以减缓降解之间的折衷。
[0004]用于一些SSRT装置中的色彩转换材料特别易于降解。为保护色彩转换材料及其它敏感结构，SSRT装置可包含围绕色彩转换材料的基质，例如封装材料基质。举例来说，封装材料基质可环绕SSRT装置的精细组件，其中除了用于电连接到电路的引线或其它接触件以外。普通基质材料包含聚硅酮及环氧树脂。尽管被并入到封装材料基质中，但色彩转换材料仍降解，此情形可不利地影响包含色彩转换材料的电气装置的可靠性及长寿命。因此，持续需要与色彩转换材料有关的创新，(例如)以改善色彩转换材料的可靠性及长寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]本发明的许多方面可参考随附图式来更好地理解。这些图式中的组件未必按比例绘制。替代地，着重于清楚地说明本发明的原理。在各图式中，相同参考数字指明贯穿若干视图的对应部件。[0006]图1为根据本发明技术的若干实施例配置的经涂布色彩转换粒子的部分示意性截面图。
[0007]图2为用于制作根据本发明技术的若干实施例配置的经涂布色彩转换粒子的系统的框图。
[0008]图3为根据本发明技术的若干实施例配置的沉积腔室的部分示意性截面图。
[0009]图4为根据本发明技术的若干实施例配置的分离器的部分示意性截面图。
[0010]图5为根据本发明技术的若干实施例配置的一般气密容器中的经涂布色彩转换粒子的部分示意性截面图。
[0011]图6为包含根据本发明技术的若干实施例配置的经涂布色彩转换粒子的SSRT装置的部分示意性截面图。
【具体实施方式】
[0012]本发明技术涉及与色彩转换粒子(包含涂布聚对二甲苯的色彩转换粒子)有关的装置、系统及方法。色彩转换粒子通常在用于电子装置中之前被并入到封装材料基质中。然而，如上文所论 述，封装材料基质内的色彩转换粒子的色彩转换材料仍可能易于降解。举例来说，基质可渗透反应性环境组分。此外，基质材料与色彩转换材料之间的反应可促成色彩转换材料的降解。色彩转换材料及基质材料广泛地变化，因此特定反应的分集可与此类型的降解相关联。例如，许多聚硅酮基质材料是与可催化某些色彩转换材料的有害反应的固化基质材料(例如，包含钼的固化基质材料)一起使用。并有色彩转换材料的装置组件(例如，SSRT)的高操作温度可促进色彩转换材料与基质材料之间的有害反应。相较于较大SSRT装置的色彩转换材料来说，较小SSRT装置的色彩转换材料可曝露于更高的温度。举例来说，相较于较大SSRT装置的色彩转换材料来说，较小SSRT装置的色彩转换材料可更接近于SSRT而定位，其可为显著热源。因此，当SSRT装置的尺寸收缩以适应先进应用时，色彩转换材料的热相关降解可变得越来越有问题。
[0013]在将色彩转换粒子并入到封装材料基质中之前或在将色彩转换粒子并入到封装材料基质中之后，色彩转换粒子的色彩转换材料与环境组分(例如，氧气或水)的反应可促成色彩转换材料的降解。在将色彩转换粒子并入到封装材料基质中之前，色彩转换粒子通常存储在一般气密容器中，但在打开一般气密容器时，色彩转换粒子可曝露于环境组分。在将色彩转换粒子并入到封装材料基质中之后，环境组分可截留于色彩转换粒子上或色彩转换粒子内，或可扩散穿过封装材料基质从而与色彩转换粒子的色彩转换材料起反应。例如，在某些条件下，聚硅酮对于环境组分来说可为多孔的。色彩转换材料与环境组分之间的有害反应可包含(例如)色彩转换材料的氧化或还原。所述有害反应可在各种条件(例如，标准温度及压力)下发生。
[0014]本发明技术的若干实施例包含具有包含聚对二甲苯的涂层的色彩转换粒子。在某些应用中，根据本发明技术的若干实施例配置的包含聚对二甲苯的涂层可防止、减缓或以其它方式抑制经涂布色彩转换粒子的色彩转换材料的降解。举例来说，根据本发明技术的若干实施例配置的包含聚对二甲苯的涂层可防止、减缓或以其它方式抑制在将经涂布色彩转换粒子并入到基质中之前、期间或之后的所述经涂布色彩转换粒子的色彩转换材料与环境组分(例如，氧气或水)之间的有害反应。环境组分可为在标准温度及压力下与色彩转换材料起反应的环境组分。当经涂布色彩转换粒子在基质内时，在标准温度及压力下，基质可渗透环境组分。此外，根据本发明技术的若干实施例配置的包含聚对二甲苯的涂层可防止、减缓或以其它方式抑制在将经涂布色彩转换粒子并入到包含基质材料的基质中期间或之后的所述经涂布色彩转换粒子的色彩转换材料与所述基质材料之间的有害反应。基质材料可为在与其相关联的辐射传感器工作时在包含基质材料及色彩转换粒子的结构的操作温度及压力下与色彩转换材料起反应的基质材料。
[0015]图1为根据本发明技术的若干实施例配置的经涂布色彩转换粒子100的部分示意性截面图。经涂布色彩转换粒子100包含粒子芯102及涂层104。粒子芯102包含色彩转换材料。举例来说，粒子芯102可为色彩转换材料的实体或可包含与一或多个其它材料组合的色彩转换材料。当粒子芯102包含非色彩转换材料时，可将色彩转换材料涂布于非色彩转换材料上，将色彩转换材料定位于非色彩转换材料内(例如，分散于非色彩转换材料内)，将色彩转换材料与非色彩转换材料同质混合，将色彩转换材料与非色彩转换材料异质混合，或以其它方式将色彩转换材料与非色彩转换材料集成。
[0016]色彩转换材料可为多种合适材料中的任一者，例如展现发光性的磷光体材料。根据本发明技术的若干实施例配置的涂层104可与任一合适类型的色彩转换材料兼容。在本发明技术的若干实施例中，粒子芯102中的色彩转换材料为经掺杂石槽石,例如经掺杂宇乙铝石榴石(YAG)或经掺杂镥铝石榴石(LuAG)。举例来说，色彩转换材料可为掺杂铈(III)的YAG、掺杂钕的YAG、钕铬双重掺杂的YAG、掺杂铒的YAG、掺杂镱的YAG、钕铈双重掺杂的YAG、钦铬铥三重掺杂的YAG、掺杂铥的YAG、掺杂铬(IV)的YAG、掺杂镝的YAG、掺杂钐的YAG或掺杂铽的YAG。经掺杂色彩转换材料可比未经掺杂色彩转换材料更易于与基质材料或环境组分(例如，氧气或水)发生有害反应。石榴石色彩转换材料通常比其它色彩转换材料更能抵抗降解，但在根据本发明技术的若干实施例中的一者进行涂布时仍可具有改善的可靠性及长寿命。在本发明 技术的至少一些实施例中，粒子芯102可包含不同色彩转换材料，例如比石榴石色彩转换材料更易于降解的色彩转换材料。其它色彩转换材料的实例包含所属领域中已知的色彩转换材料，例如，合适的经掺杂及未经掺杂的硅酸盐(例如，钡、钙、锶及镁的掺杂铕的硅酸盐)、氮化物、氮化硅(例如，钙及铝的掺杂铕的氮化硅)及硫化物(例如，硫化锌)。根据本发明技术的若干实施例配置的粒子芯102的色彩转换材料可具有多种光学性质。在本发明技术的若干实施例中，粒子芯102包含具有从约400纳米到约800纳米(例如，从约500纳米到约700纳米或从约520纳米到约580纳米)的发射峰值的色彩转换材料。
[0017]为了说明的简单起见，粒子芯102在图1中经展示为一般椭球体。在本发明技术的若干实施例中，粒子芯102可为一般椭球体，或可具有另一规则形状或不规则形状。粒子芯102还可具有多种表面特性，例如琢面、不同程度的粗糙度及不同程度的孔隙度。粒子芯102可具有多种大小。举例来说，粒子芯102可具有从约I微米到约200微米(例如，从约2微米到约100微米或从约4微米到约50微米)的有效直径。根据本发明技术的若干实施例配置的涂层104可与任一合适形状、表面特性及大小的粒子芯102兼容。
[0018]在本发明技术的特定实施例中，涂层104可包含聚对二甲苯。如本文所使用，术语“聚对二甲苯”是指具有式1、II及III (下文)中的一者或其组合的聚合物。
[0019]
【权利要求】
1.一种经涂布色彩转换粒子，其包括: 粒子芯，其包含色彩转换材料；以及 涂层，其包含氟化聚对二甲苯，其中所述涂层一般环绕所述粒子芯。
2.根据权利要求1所述的经涂布色彩转换粒子，其中所述涂层一般无缺陷。
3.根据权利要求1所述的经涂布色彩转换粒子，其中所述氟化聚对二甲苯为聚对二甲苯 AF-4。
4.根据权利要求1所述的经涂布色彩转换粒子，其中所述涂层具有大于0.1微米的平均厚度。
5.根据权 利要求1所述的经涂布色彩转换粒子，其中所述色彩转换材料为经掺杂色彩转换材料。
6.一种经涂布色彩转换粒子，其包括: 粒子芯，其包含色彩转换材料；以及 涂层，其包含聚对二甲苯，其中所述涂层具有大于0.1微米的平均厚度，且所述涂层一般环绕所述粒子芯。
7.一种复合物，其包括: 基质材料；以及 多个经涂布色彩转换粒子，其安置在所述基质材料中，其中所述多个经涂布色彩转换粒子中的个别经涂布色彩转换粒子具有粒子芯及一般环绕所述粒子芯的涂层，其中所述多个经涂布色彩转换粒子的个别粒子芯包含色彩转换材料，且所述多个经涂布色彩转换粒子的个别涂层包含聚对二甲苯。
8.根据权利要求7所述的复合物，其中所述基质材料一般为光学透射的。
9.根据权利要求7所述的复合物，其中所述聚对二甲苯为氟化聚对二甲苯。
10.根据权利要求7所述的复合物，其中所述聚对二甲苯为聚对二甲苯AF-4。
11.根据权利要求7所述的复合物，其中所述多个经涂布色彩转换粒子的所述个别涂层一般为无缺陷的。
12.根据权利要求7所述的复合物，其中所述多个经涂布色彩转换粒子的所述个别涂层具有大于0.1微米的平均厚度。
13.根据权利要求7所述的复合物，其中所述色彩转换材料为经掺杂色彩转换材料。
14.根据权利要求7所述的复合物，其中所述多个经涂布色彩转换粒子包含具有包含第一色彩转换材料的粒子芯的经涂布色彩转换粒子，及具有包含第二色彩转换材料的粒子芯的经涂布色彩转换粒子，且所述第一色彩转换材料与所述第二色彩转换材料不同。
15.根据权利要求7所述的复合物，其中所述基质材料在标准温度及压力下可渗透环境组分，且所述环境组分在标准温度及压力下与所述色彩转换材料起反应。
16.根据权利要求15所述的复合物，其中所述环境组分为氧气或水。
17.根据权利要求15所述的复合物，其中所述环境组分在标准温度及压力下与所述色彩转换材料起反应以使所述色彩转换材料氧化。
18.一种发光二极管装置，其包括: 发光二极管；以及 光学组件，其经定位以使得离开所述发光二极管的光通过所述光学组件，所述光学组件包含: 基质材料；以及 多个经涂布色彩转换粒子，其安置在所述基质材料中，其中所述多个经涂布色彩转换粒子中的个别经涂布色彩转换粒子具有粒子芯及一般环绕所述粒子芯的涂层，其中所述多个经涂布色彩转换粒子的个别粒子芯包含色彩转换材料，且所述多个经涂布色彩转换粒子的个别涂层包含聚对二甲苯。
19.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中当所述发光二极管工作时，所述基质材料在所述光学组件的标准压力及操作温度下与所述色彩转换材料起反应。
20.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中所述基质材料一般为光学透射的。
21.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中所述聚对二甲苯为氟化聚对二甲苯。
22.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中所述聚对二甲苯为聚对二甲苯AF-4。
23.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中所述多个经涂布色彩转换粒子的所述个别涂层一般为无缺陷的。
24.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中所述多个经涂布色彩转换粒子的所述个别涂层具有大于0.1微米的平均厚度。
25.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中所述色彩转换材料为经掺杂色彩转换材料。
26.根据权利要求18所述的发光二极管装置，其中所述基质材料在标准温度及压力下可渗透环境组分，且所述环境组分在标准温度及压力下与所述色彩转换材料起反应。
27.根据权利要求26所述的发光二极管装置，其中所述环境组分为氧气或水。
28.根据权利要求26所述的发光二极管装置，其中所述环境组分在标准温度及压力下与所述色彩转换材料起反应以使所述色彩转换材料氧化。
29.—种方法,其包括: 将多个经涂布色彩转换粒子组合到非固体基质中，使得所述非固体基质环绕所述多个经涂布色彩转换粒子中的个别经涂布色彩转换粒子；以及 使所述非固体基质凝固以形成固体基质，其中所述个别经涂布色彩转换粒子包含粒子芯及一般环绕所述粒子芯的涂层，所述多个经涂布色彩转换粒子的个别粒子芯包含色彩转换材料，且所述多个经涂布色彩转换粒子的个别涂层包含聚对二甲苯。
30.根据权利要求29所述的方法，其进一步包括形成所述多个经涂布色彩转换粒子，包含使所述多个经涂布色彩转换粒子的所述粒子芯移动通过包含所述聚对二甲苯的单体自由基的蒸气。
31.一种方法，其包括: 将多个经涂布色彩转换粒子与分离液组合，其中在将所述多个经涂布色彩转换粒子与所述分离液组合之后，所述多个经涂布色彩转换粒子的第一部分漂浮在所述分离液上，且所述多个经涂布色彩转换粒子的第二部分沉没在所述分离液中；以及 将所述多个经涂布色彩转换粒子的所述第一部分、所述多个经涂布色彩转换粒子的所述第二部分或两者从所述分离液去除。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述多个经涂布色彩转换粒子中的个别经涂布色彩转换粒子包含粒子芯及一般环绕所述粒子芯的涂层，所述多个经涂布色彩转换粒子的个别粒子芯包含色彩转换材料，且所述多个经涂布色彩转换粒子的个别涂层包含聚对二甲苯。
33.根据权利要求31所述的方法，其进一步包括在将所述多个经涂布色彩转换粒子的所述第一部分从所述分离液去除之后，将所述多个经涂布色彩转换粒子的所述第一部分存储在一般气密容器中。
34.根据权利要求31所述的方法，其进一步包括形成所述多个经涂布色彩转换粒子，包含使所述多个经涂布色彩转换粒子的所述粒子芯移动通过包含聚对二甲苯单体自由基的蒸气。
35.根据权利要求31所述的方法，其进一步包括重新涂布所述多个经涂布色彩转换粒子的所述第二部分的经涂布色彩转换粒子，包含使所述多个经涂布色彩转换粒子的所述第二部分的所述经涂布色彩转换粒子移动通过包含聚对二甲苯单体自由基的蒸气。
【文档编号】H05B33/02GK103958619SQ201280059178
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】查尔斯·M·沃特金斯 申请人:美光科技公司